Cloud computing for energy management in smart grid - an application survey

The smart grid is the emerging energy system wherein the application of information technology, tools and techniques that make the grid run more efficiently. It possesses demand response capacity to help balance electrical consumption with supply. The challenges and opportunities of emerging and future smart grids can be addressed by cloud computing. To focus on these requirements, we provide an in-depth survey on different cloud computing applications for energy management in the smart grid architecture. In this survey, we present an outline of the current state of research on smart grid development. We also propose a model of cloud based economic power dispatch for smart grid

Advancing Urban Flood Resilience With Smart Water Infrastructure

Advances in wireless communications and low-power electronics are enabling a new generation of smart water systems that will employ real-time sensing and control to solve our most pressing water challenges. In a future characterized by these systems, networks of sensors will detect and communicate flood events at the neighborhood scale to improve disaster response. Meanwhile, wirelessly-controlled valves and pumps will coordinate reservoir releases to halt combined sewer overflows and restore water quality in urban streams. While these technologies promise to transform the field of water resources engineering, considerable knowledge gaps remain with regards to how smart water systems should be designed and operated. This dissertation presents foundational work towards building the smart water systems of the future, with a particular focus on applications to urban flooding. First, I introduce a first-of-its-kind embedded platform for real-time sensing and control of stormwater systems that will enable emergency managers to detect and respond to urban flood events in real-time. Next, I introduce new methods for hydrologic data assimilation that will enable real-time geolocation of floods and water quality hazards. Finally, I present theoretical contributions to the problem of controller placement in hydraulic networks that will help guide the design of future decentralized flood control systems. Taken together, these contributions pave the way for adaptive stormwater infrastructure that will mitigate the impacts of urban flooding through real-time response.PHDCivil EngineeringUniversity of Michigan, Horace H. Rackham School of Graduate Studieshttp://deepblue.lib.umich.edu/bitstream/2027.42/163144/1/mdbartos_1.pd

Observation of current approaches to utilize the elastic cloud for big data stream processing

This paper conducts a systematic literature map to collect information about current approaches to utilize the elastic cloud for data stream processing in the big data context. First is a description and setup of the used scientific methodology which adheres to generally accepted methods for systematic literature maps. After building a reference set and constructing search queries for the data collection came the data set cleaning where the publications were first automatically filtered and consecutively manually reviewed to determine the relevant papers. The collected data was evaluated and visualized to help answer the defined research questions and present information. Finally the results of the thesis are discussed and the limitations and implications addressed.Diese Arbeit befasst sich mit der Durchführung einer Systematic Literature Map um einen Überblick über ein Feld zu gewähren. Das untersuchte Feld dieser Arbeit befasst sich mit der Verwendung der elastischen Eigenschaften der Cloud für Datenstrom Prozessierung im Big Data Umfeld. Bestandteil der Systematic Literature Map ist sowohl das Sammeln aller Publikationen, welche für das untersuchte Feld relevant sind, als auch die Auswertung und Präsentation der gesammelten Daten. Um die Informationen zielgerichtet zu evaluieren, wurden Forschungsfragen definiert, welche als Leitfaden dienen. Zu Beginn wurden die verwendeten wissenschaftlichen Methoden vorgestellt, welche sich an anerkannten Prozeduren orientieren. Nach dem zusammenstellen von einigen relevanten Publikationen, wurden auf deren Basis Suchanfragen für die Datensammlung erstellt. Danach wurden die Daten aus den Online Datenbanken bekannter Verleger exportiert und Duplikate entfernt. Um die endgültigen relevanten Publikationen festzustellen, wurden anhand von Schlagworten irrelevante Publikationen aussortiert und schließlich manuell einzeln bewertet. Die gesammelten Daten wurden teilweise automatisch ausgewertet und manuell klassifiziert um mit den Ergebnissen die vorher definierten Forschungsfragen zu beantworten. Abschließend werden die Ergebnisse diskutiert und die Einschränkungen und Implikationen dieser Arbeit behandelt

Proyecto Docente e Investigador, Trabajo Original de Investigación y Presentación de la Defensa, preparado por Germán Moltó para concursar a la plaza de Catedrático de Universidad, concurso 082/22, plaza 6708, área de Ciencia de la Computación e Inteligencia Artificial

Este documento contiene el proyecto docente e investigador del candidato Germán Moltó Martínez presentado como requisito para el concurso de acceso a plazas de Cuerpos Docentes Universitarios. Concretamente, el documento se centra en el concurso para la plaza 6708 de Catedrático de Universidad en el área de Ciencia de la Computación en el Departamento de Sistemas Informáticos y Computación de la Universitat Politécnica de València. La plaza está adscrita a la Escola Técnica Superior d'Enginyeria Informàtica y tiene como perfil las asignaturas "Infraestructuras de Cloud Público" y "Estructuras de Datos y Algoritmos".También se incluye el Historial Académico, Docente e Investigador, así como la presentación usada durante la defensa.Germán Moltó Martínez (2022). Proyecto Docente e Investigador, Trabajo Original de Investigación y Presentación de la Defensa, preparado por Germán Moltó para concursar a la plaza de Catedrático de Universidad, concurso 082/22, plaza 6708, área de Ciencia de la Computación e Inteligencia Artificial. http://hdl.handle.net/10251/18903

Designing and Deploying Internet of Things Applications in the Industry: An Empirical Investigation

RÉSUMÉ : L’Internet des objets (IdO) a pour objectif de permettre la connectivité à presque tous les objets trouvés dans l’espace physique. Il étend la connectivité aux objets de tous les jours et o˙re la possibilité de surveiller, de suivre, de se connecter et d’intéragir plus eÿcacement avec les actifs industriels. Dans l’industrie de nos jours, les réseaux de capteurs connectés surveillent les mouvements logistiques, fabriquent des machines et aident les organisations à améliorer leur eÿcacité et à réduire les coûts. Cependant, la conception et l’implémentation d’un réseau IdO restent, aujourd’hui, une tâche particulièrement diÿcile. Nous constatons un haut niveau de fragmentation dans le paysage de l’IdO, les développeurs se complaig-nent régulièrement de la diÿculté à intégrer diverses technologies avec des divers objets trouvés dans les systèmes IdO et l’absence des directives et/ou des pratiques claires pour le développement et le déploiement d’application IdO sûres et eÿcaces. Par conséquent, analyser et comprendre les problèmes liés au développement et au déploiement de l’IdO sont primordiaux pour permettre à l’industrie d’exploiter son plein potentiel. Dans cette thèse, nous examinons les interactions des spécialistes de l’IdO sur le sites Web populaire, Stack Overflow et Stack Exchange, afin de comprendre les défis et les problèmes auxquels ils sont confrontés lors du développement et du déploiement de di˙érentes appli-cations de l’IdO. Ensuite, nous examinons le manque d’interopérabilité entre les techniques développées pour l’IdO, nous étudions les défis que leur intégration pose et nous fournissons des directives aux praticiens intéressés par la connexion des réseaux et des dispositifs de l’IdO pour développer divers services et applications. D’autre part, la sécurité étant essen-tielle au succès de cette technologie, nous étudions les di˙érentes menaces et défis de sécurité sur les di˙érentes couches de l’architecture des systèmes de l’IdO et nous proposons des contre-mesures. Enfin, nous menons une série d’expériences qui vise à comprendre les avantages et les incon-vénients des déploiements ’serverful’ et ’serverless’ des applications de l’IdO afin de fournir aux praticiens des directives et des recommandations fondées sur des éléments probants relatifs à de tels déploiements. Les résultats présentés représentent une étape très importante vers une profonde compréhension de ces technologies très prometteuses. Nous estimons que nos recommandations et nos suggestions aideront les praticiens et les bâtisseurs technologiques à améliorer la qualité des logiciels et des systèmes de l’IdO. Nous espérons que nos résultats pourront aider les communautés et les consortiums de l’IdO à établir des normes et des directives pour le développement, la maintenance, et l’évolution des logiciels de l’IdO.----------ABSTRACT : Internet of Things (IoT) aims to bring connectivity to almost every object found in the phys-ical space. It extends connectivity to everyday things, opens up the possibility to monitor, track, connect, and interact with industrial assets more eÿciently. In the industry nowadays, we can see connected sensor networks monitor logistics movements, manufacturing machines, and help organizations improve their eÿciency and reduce costs as well. However, designing and implementing an IoT network today is still a very challenging task. We are witnessing a high level of fragmentation in the IoT landscape and developers regularly complain about the diÿculty to integrate diverse technologies of various objects found in IoT systems, and the lack of clear guidelines and–or practices for developing and deploying safe and eÿcient IoT applications. Therefore, analyzing and understanding issues related to the development and deployment of the Internet of Things is utterly important to allow the industry to utilize its fullest potential. In this thesis, we examine IoT practitioners’ discussions on the popular Q&A websites, Stack Overflow and Stack Exchange, to understand the challenges and issues that they face when developing and deploying di˙erent IoT applications. Next, we examine the lack of interoper-ability among technologies developed for IoT and study the challenges that their integration poses and provide guidelines for practitioners interested in connecting IoT networks and de-vices to develop various services and applications. Since security issues are center to the success of this technology, we also investigate di˙erent security threats and challenges across di˙erent layers of the architecture of IoT systems and propose countermeasures. Finally, we conduct a series of experiments to understand the advantages and trade-o˙s of serverful and serverless deployments of IoT applications in order to provide practitioners with evidence-based guidelines and recommendations on such deployments. The results presented in this thesis represent a first important step towards a deep understanding of these very promising technologies. We believe that our recommendations and suggestions will help practitioners and technology builders improve the quality of IoT software and systems. We also hope that our results can help IoT communities and consortia establish standards and guidelines for the development, maintenance, and evolution of IoT software and systems

Intelligent Energy-Savings and Process Improvement Strategies in Energy-Intensive Industries

S tím, jak se neustále vyvíjejí nové technologie pro energeticky náročná průmyslová odvětví, stávající zařízení postupně zaostávají v efektivitě a produktivitě. Tvrdá konkurence na trhu a legislativa v oblasti životního prostředí nutí tato tradiční zařízení k ukončení provozu a k odstavení. Zlepšování procesu a projekty modernizace jsou zásadní v udržování provozních výkonů těchto zařízení. Současné přístupy pro zlepšování procesů jsou hlavně: integrace procesů, optimalizace procesů a intenzifikace procesů. Obecně se v těchto oblastech využívá matematické optimalizace, zkušeností řešitele a provozní heuristiky. Tyto přístupy slouží jako základ pro zlepšování procesů. Avšak, jejich výkon lze dále zlepšit pomocí moderní výpočtové inteligence. Účelem této práce je tudíž aplikace pokročilých technik umělé inteligence a strojového učení za účelem zlepšování procesů v energeticky náročných průmyslových procesech. V této práci je využit přístup, který řeší tento problém simulací průmyslových systémů a přispívá následujícím: (i)Aplikace techniky strojového učení, která zahrnuje jednorázové učení a neuro-evoluci pro modelování a optimalizaci jednotlivých jednotek na základě dat. (ii) Aplikace redukce dimenze (např. Analýza hlavních komponent, autoendkodér) pro vícekriteriální optimalizaci procesu s více jednotkami. (iii) Návrh nového nástroje pro analýzu problematických částí systému za účelem jejich odstranění (bottleneck tree analysis – BOTA). Bylo také navrženo rozšíření nástroje, které umožňuje řešit vícerozměrné problémy pomocí přístupu založeného na datech. (iv) Prokázání účinnosti simulací Monte-Carlo, neuronové sítě a rozhodovacích stromů pro rozhodování při integraci nové technologie procesu do stávajících procesů. (v) Porovnání techniky HTM (Hierarchical Temporal Memory) a duální optimalizace s několika prediktivními nástroji pro podporu managementu provozu v reálném čase. (vi) Implementace umělé neuronové sítě v rámci rozhraní pro konvenční procesní graf (P-graf). (vii) Zdůraznění budoucnosti umělé inteligence a procesního inženýrství v biosystémech prostřednictvím komerčně založeného paradigmatu multi-omics.Zlepšení průmyslových procesů, Model založený na datech, Optimalizace procesu, Strojové učení, Průmyslové systémy, Energeticky náročná průmyslová odvětví, Umělá inteligence.

Emerging Technologies

This monograph investigates a multitude of emerging technologies including 3D printing, 5G, blockchain, and many more to assess their potential for use to further humanity’s shared goal of sustainable development. Through case studies detailing how these technologies are already being used at companies worldwide, author Sinan Küfeoğlu explores how emerging technologies can be used to enhance progress toward each of the seventeen United Nations Sustainable Development Goals and to guarantee economic growth even in the face of challenges such as climate change. To assemble this book, the author explored the business models of 650 companies in order to demonstrate how innovations can be converted into value to support sustainable development. To ensure practical application, only technologies currently on the market and in use actual companies were investigated. This volume will be of great use to academics, policymakers, innovators at the forefront of green business, and anyone else who is interested in novel and innovative business models and how they could help to achieve the Sustainable Development Goals. This is an open access book

CIRA annual report FY 2017/2018

Reporting period April 1, 2017-March 31, 2018

Applications in Electronics Pervading Industry, Environment and Society

This book features the manuscripts accepted for the Special Issue “Applications in Electronics Pervading Industry, Environment and Society—Sensing Systems and Pervasive Intelligence” of the MDPI journal Sensors. Most of the papers come from a selection of the best papers of the 2019 edition of the “Applications in Electronics Pervading Industry, Environment and Society” (APPLEPIES) Conference, which was held in November 2019. All these papers have been significantly enhanced with novel experimental results. The papers give an overview of the trends in research and development activities concerning the pervasive application of electronics in industry, the environment, and society. The focus of these papers is on cyber physical systems (CPS), with research proposals for new sensor acquisition and ADC (analog to digital converter) methods, high-speed communication systems, cybersecurity, big data management, and data processing including emerging machine learning techniques. Physical implementation aspects are discussed as well as the trade-off found between functional performance and hardware/system costs